در انحلال پذیری بین N2و متان چرا حجم نسبت به جرم ارجحتر است؟ چه وقت حجم و چه موقع جرم اهمیت دارد؟

 اگر منظور انحلال پذیری در آب است  قطبش پذیری نیتروژن و متان با هم متفاوتند چون وجود حجم کم و پیوند سه گانه بین دو اتم نیتروژن قطبش پذیری آنرا کم می کند و انحلال پذیری ان را کاهش می دهد. هر چه نقطه جوش گازی بالاتر باشد نیروی بین مولکولی آن از لحاظ بزرگی به نیروی بین مولکولی آب نزدیکتر خواهد بود . بنابراین گازی که نقطه جوش بالاتری دارد بهتر در آب حل می‌شود .  به عنوان مثال در مورد گازهای نجیب ترتیب نقطه جوش و انحلال پذیری بصورت زیر می‌باشد

 

Rn > Xe > Kr > Ar > We > Ne :

البته این قاعده ممکن است در بعضی موارد صادق نباشد به عنوان مثال اگرانحلال گازی با یونش همراه باشد حتی اگر نقطه جوش آن کم‌تر و نیروی بین مولکولی آن ضعیف‌تر باشد می تواند انحلال‌پذیری بیش‌تری داشته باشد . به عنوان مثال نقطه جوش آمونیاک (Bp = -33/25oc) از نقطه جوشHCl (Bp = -85oc) بیش‌تر و نیروی بین مولکولی آن قوی‌تر می‌باشد . اما به علت این که گاز HCl در آب کاملاً یونیده می‌شود و محلول آن در آب اسید قوی می‌باشد انحلال پذیری آن بر حسب (g/100gH2o) از انحلال‌پذیری NH3 بیش‌تر می‌باشد . عوامل دیگر در انحلا‌ل‌پذیری گاز در آب عامل انتروپی می‌باشد . به عنوان مثال گاز HCl بیش از 1000 مرتبه بیش از گاز HF در آب حل می‌شود . اندازه کوچک F باعث می‌شود که مولکول‌های حلال در اطراف آن نظم بیش‌تری پیدا کنند و محلولی با نظم فوق‌العاده بوجود آورد . HCl اسیدی است قوی و بیش از 10 mol/L در اب حل می‌شود . »

اگر دو گاز به مقدار ناچیزی یونیده شوند گازی که نیروی بین مولکولی و نقطه جوش بیش‌تری دارد انحلال‌پذیری بیش‌تری درآب دارد .  مثلاً گاز H2S و Cl2 هر دو در آب به مقدار کم پونیده می‌شوند .

 

Cl2 + H2O → HCl + HOCl K =4.2X10-4

H2S + H2O → HS- + H30+ K = 1X10-7

 

بین این دو گاز، گاز کلر (Bp = - 34oC) از گاز (Bp = -60oC) H2S انحلال‌پذیری بیش‌تری دارد . چون نیروی بین مولکولی آن به نیروی بین مولکولی آب نزدیک‌تر می‌باشد .و نقطه جوش آن بیش تر است . Cl2 > H2S: => افزایش نقطه جوش و افزایش انحلال

در مورد سوال میزان انحلال پذیری به صورت زیر می باشد:

نیتروژن<اکسیژن<متان

متان از همه بزرگتر است پس نیروهای واندروالسی آن از دو تای دیگر بیشتر است و بنابراین به نیروهای بین مولکولی آب نزدیکتر می باشد. نقطه ی جوش و نیروهای بین مولکولی اکسیژن بیشتر از نیتروژن می باشد، زیرا در مقایسه نقطه جوش -183ºC = O2 و N2 = -186ºC نیروی بین مولکولی بیشتر O2 تحت تاثیر جرم بیشتر مولکول اکسیژن می باشد.

گاز کلراگر خشک باشد در دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد بر روی آهن و برنج تاثیر زیادی ندارد ، بنابر این جهت نگهداری و انتقال آن از مخازن و لوله های فولادی و اتصالات فشار قوی برنجی استفاده می شود. اما در صورتی که گاز مرطوب باشد به شدت بر آهن و اکثر فلزات اثر کرده، خورندگی به وجود می آورد و باعث پوسیدگی و سوراخ شدن مخازن و خطوط لوله می گردد.

بی نظمی گاز نیتروژن ۱۹۱/۶۱ ژول بر کالری بر مول و بی نظمی گاز متان ۱۸۶/۲۵ ژول بر کالری بر مول است .هنگامی که این دو در آب حل شوند بی نظمی هر دو کاهش میابد در مولکول های گاز متان مرکز بارهای مثبت بیشتر از گاز نیتروژن هست پس آسانتر قطبش پذیر می شود و نیروی های قویتری با مولکول های آب تشکیل میدهد.